聂文欢

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)



基于树基沟河流域水文特征探析

聂文欢

(辽宁省营口水文局，辽宁 营口 115003)

树基沟河流域无水文测站，没有相应的水文资料，文章采用辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》以及辽宁省水文手册来推求该流域设计洪峰流量，同时对该流域的泥沙进行了分析，泥沙主要来源为洪水携带的悬移质、推移质。多年平均悬移质输沙量为2.40万t，多年平均推移质输沙量为0.36万t。

暴雨；径流；洪峰流量；泥沙

1 概 述

树基沟河河发源于北三家乡莫日红山，流域面积160.21km2，河长27.95km，河道平均比降8.63‰，是浑河右岸重要的一级支流。斗虎屯河发源于枸乃甸乡，为浑河右岸一级支流，流域面积97.1km2，河长19.1km，河道平均比降17.23‰。河道流域内山多地少，为低山丘陵地区，土壤为棕色森林土，侵蚀小，森林茂密，植被较好。

清原县树基沟河流域属于温带大陆性季风气候区。流域内夏季凉爽多雨，冬季漫长而寒冷，春秋两季较短，风沙大，蒸发量较大。常年主导风向为东北偏北。根据清原站气象资料统计，年平均气温5.4℃左右，最低极端气温-37.3℃，最高极端气温37.2℃，多年平均降水量781mm，年内分配极不均匀，多集中在7、8月份，约占全年降水量的50%以上，降雨的年际变化也很大，多年平均蒸发量1210mm(直径20cm蒸发皿观测)。年平均无霜期130天，初霜最早为9月中旬，终霜最晚发生在5月中旬，冻土最大深度1.69m，冰厚0.5m左右，多年平均风速2.0m/s，年最大风速26.3m/s。

2 树基沟河工程区地质条件

据以往周边工程勘察钻探揭露，树基沟河两岸岸坡地层自上而下依次为：

1)素填土层：杂色，稍湿，松散状态为主，局部稍密，主要由粉土及砂砾卵石等组成。粗、细粒径不均，砾卵石含量约占18%-25%，最大粒径可达130mm。本层分布不连续，局部缺失，一般层底埋深1.1-6.4m。该层允许承载力[R]=100-150kPa。

2)砂砾卵石层：灰黄-黄褐色，湿-饱和，中密状态，卵石最大粒径可达80mm，一般粒径20-45mm，含量约占60%，卵石分选较差，磨圆较好，多呈圆状或浑圆状，卵石多呈弱风化状态，岩性以泥岩为主，可见明显的二元结构。局部层间夹有粗砂、砾砂、圆砾薄层或透镜体。层位分布不均，局部缺失，一般层底埋深1.2-6.7m，层厚1.2-3.9m。该层允许承载力[R]=300-450kPa。

3)基岩：本区段下伏基岩岩性主要有泥岩。紫红色，泥质结构，片状构造。强风化岩结构构造已大部分破坏，岩芯多呈碎块状，少量呈土状，为软岩。最大揭露厚度为5.20m。中风化岩，节理裂隙不发育，岩芯锤击声脆，多呈短柱状，少量呈碎块状，矿物成分以长石及石英为主，含少量云母，为较软岩；最大揭露厚度为2.70m。本层分布不连续。该层允许承载力[R]=400-650kPa。

3 径 流

树基沟河径流补给主要来自降水。降水受太平洋暖湿气流和地形的影响，降水年际变化大，年内分配不均。径流于降水在地区分布、年际变化、年内分配上变化较为一致[1-3]。流域多年平均降水量由上游向下游递减，多年平均径流深亦由上游向下游递减，在300mm-200mm之间，径流量亦集中在6-9月，树基沟河多年平均径流量4763×104m3，斗虎屯河多年平均径流量2887×104m3，多年平均径流深为297.3mm。

4 设计洪水

4.1 水文基本资料

树基沟河为浑河右岸一级支流，河流域内无水文测站，相邻红河流域有四道河子水文站，四道河子水文站位于省抚顺市清原县清原镇四道河村，断面设在红河上，为国家基本水文站，为浑河上游控制站。

4.2 暴雨特性

项目区所在流域发生大暴雨的天气系统，根据其发生的频次顺序为华北气旋、低压冷锋、台风、高空槽等。1888年、1923年为台风转向类，1960、1935、1929年为高空槽。1995年7月太平洋副热带高压北抬，其北部边缘在E32°左右，给北方地区带来了适宜的暖湿空气。此时西风带有冷槽东移，冷平流输送的冷空气不断由西向东转移并与南部副高形成静止切变，并在辽宁东北部和东部稳定滞留，形成特大暴雨[4]。上述天气系统一般可出现1-3d暴雨天气，并具有雨量大、强度高、面积广等特点。

项目区所在河流域暴雨多发生在7、8月，占全年的78%-90%，尤以7月下旬、8月上旬为最大，占全年的45%-57%。流域内洪水由暴雨产生，洪水发生的时间与暴雨出现的时间较一致。根据统计，洪水多发生在7、8月，占全部洪水出现季节的78%-89%，尤其集中于7月下旬—8月上旬，占56%左右。

4.3 历史洪水

经过技术人员到现场调查收集和查阅相关资料，树基沟河流域分别在1995年、2005年和2010年出现过特大暴雨情况：

1995年7月下旬至8月上旬，辽宁省遭受历史罕见的特大暴雨袭击。暴雨范围广、来势猛、强度大，导致河流洪水猛增，水库水位陡涨。树基沟河和斗虎屯河所在浑河流域出现历史有记载以来第一位大洪水。1995年7月29日，树基沟河和斗虎屯河流域出现大面积的洪涝灾害，大面积岸坡滑塌，河道两岸村庄和耕地被淹，损失严重。

2005年7月末到8月初，树基沟河和斗虎屯河所在流域均出现特大暴雨，造成流域内大面积的洪涝灾害，多处堤防和岸坡滑塌，河道两岸村庄和耕地被淹，损失严重。

2010年7月31日清原县特大洪水造成了14个乡镇不同程度受灾，其中项目区所在北三家乡为受灾严重乡镇。项目区所在流域内河道两岸大面积岸坡滑塌，河道两岸村庄和耕地被淹，大部分公路设施被冲毁，损失严重。

4.4 树基沟河(断面Ⅰ)设计洪峰流量计算

树基沟河为山丘区河道，并且没有水文观测资料，属无资料地区，故本次设计使用采用1998年《辽宁省中小河流(无资料地区)设计暴雨洪水计算方法》来计算设计洪峰流量[5]。

树基沟河流域面积160.21km2，河长27.95km。为增加计算成果的准确性，本次树基沟河设计洪峰流量分为2个断面计算，分别位于树基沟村上游(对应桩号S14+828.25)和入河口黑石木(对应桩号S0+000)，取入河口断面为断面Ⅰ。

断面Ⅰ以上集水面积为157.08km2，河道长27.68km，河道平均比降为8.21‰，河道参数均由军测1:50000地形图上测量得出：

即集雨面积F=157.08km2,河长L=27.68km，确定河道平均比降J=8.21‰。确定流域位于辽宁水文手册分区Ⅲ5区，根据集雨面积查图得出暴雨折减系数kf=0.975。

汇流时间的计算：

式中参数x、y查附表分别为0.96、0.73。

计算查表10min、1、6、24h和3d的设计面雨量及n0p，n1p和n2p：

P三=110mmCv三=0.55Cs=3.5Cv

P24=90mmCv24=0.55Cs=3.5Cv

P6=55mmCv6=0.55Cs=3.5Cv

P1=27mmCv1=0.52Cs=3.5Cv

查Cv与kp关系表(略)可知,计算10a一遇的洪水时，查频率为10%对应的kp值。

P=10% 当Cv三=0.55时，kp=1.72；

当Cv24=0.55时，kp=1.72；

当Cv6=0.55时，kp=1.72；

当Cv1=0.52时，kp=1.69。

因为汇流时间为5.03h，所以暴雨强度计算试为：

Pτp面=p1p面×τ1-n1p×24n2p-1×6n1p-n2p=85.83mm。

同理可求得P=5%，P=20%的设计洪峰流量。计算成果见表1，2。

表1 设计洪峰流量计算表

表2 树基沟河设计洪峰成果表

5 泥 沙

泥沙主要来源为洪水携带的悬移质、推移质。根据辽宁省1956-2000年悬移质平均年输沙模数分布图(参考《辽宁省水资源》)，树基沟河所在流域内输沙模数为100-200t/km2。取输沙模数平均值150t/km2计算到树基沟河流域多年平均悬移质输沙量为2.40万t，多年推移质平均年输沙量按照多年悬移质输沙量的15%计算，多年推移质平均年输沙量为0.36万t，多年平均总输沙量为2.76万t。

[1]杨大卓.熊岳河流域水文特征概述[J].辽宁农业职业技术学院学报，2010(06)：66-68.

[2]李艳红,楚新正,金海龙.新疆艾比湖流域水文特征分析[J].水文，2006(05)：21-24.

[3]赵爱军,高忠咏,冯天梅,等.孤山川流域水文特征变化及驱动因素[J].水资源与水工程学报，2014(01)：33-34.

[4]薛辉.黄土丘陵沟壑区王家沟流域水文特征分析[J].山西水利，2006(01)：59-60.

[5]高文权,李文华.新疆皮山河流域水文特征分析[J].吉林水利，2010(09)：101-102.

1007-7596(2017)04-0026-03

2017-03-06

聂文欢(1983-)，男，辽宁沈阳人，工程师，从事水文工作。

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